Tajemnicza osobliwość

11. Najlepszy kandydat znajduje się w Centrum Drogi Mlecznej

Oprócz gwiazd relatywistycznych o masach z przedziału od jednej do 100 mas słonecznych rentgenowskich układów podwójnych oraz bardziej masywnych zwartych źródeł promieniowania X – do 1000 mas słonecznych, istnieją dowody, że jądra galaktyk kryją znacznie bardziej masywne obiekty relatywistyczne.

Najbliższe jądro galaktyki znajduje się w centrum Drogi Mlecznej w kierunku gwiazdozbioru Strzelca (łac. Sagittarius). Oddalone od nas o 8 kiloparseków, jest ukryte pod grubą warstwą pyłu. Lecz dokładne badania tego obszaru Kosmosu, zarówno przez teleskopy naziemne, jak i orbitalne, wykazały niezwykle interesujące zjawiska w promieniu kilku parseków od centrum. Ruchy gwiazd zdradzają obecność ciemnego zwartego obiektu o masie około 2,6 milionów mas słonecznych. Jest on obecnie uznawany za najlepszego kandydata na supermasywną czarną dziurę. Supermasa, pokrywająca się z radioźródłem Sagittarius A, jest otoczona gromadą gwiazd, dyskiem pyłowym i gorącym gazem.

Z masą centralną związanych jest wiele zjawisk astrofizycznych, takich jak wyrzucanie strumieni materii i promieniowanie gazu. Mogą one ujawnić wpływ silnej grawitacji, a nawet horyzont czarnej dziury, tym samym umożliwić weryfikację głównych przewidywań ogólnej teorii względności (zob. niżej).


12. Supermasywne obiekty w jądrach innych galaktyk

Droga Mleczna nie jest odosobniona. Dzięki wysokiej rozdzielczości Teleskopu Kosmicznego Hubble’a astronomowie mogli zmierzyć ruchy gwiazd w pobliżu centrów kilkudziesięciu innych galaktyk. W celu wyjaśnienia obserwowanych prędkości należy przyjąć, że zarówno galaktyki spiralne, jak i eliptyczne posiadają w swoim środku bardzo małe supermasywne obiekty, nadające prędkość gwiazdom. Te masywne obiekty, o masie sięgającej miliardów mas słonecznych, są obecnie uznawane za ważne elementy budowy galaktyk. Mogą to być czarne dziury.

Gdy galaktyka macierzysta dostarcza supermasywnej czarnej dziurze gaz i gwiazdy, wówczas czarna dziura staje się bardzo wydajną maszyną wytwarzającą energię, widoczną jako aktywne jądra galaktyk, takie jak kwazary. Jej moc odpowiada przemianie masy spoczynkowej Słońca w fotony w ciągu roku, czyli jest równoważna ilości energii wypromieniowanej przez 1000 zwykłych galaktyk (z których każda liczy 100 miliardów gwiazd...). Kwazary wykazują szybką zmienność jasności, co jest możliwe tylko wtedy, gdy mają małe rozmiary. Te, które mają jasność większą od 1000 galaktyk, ogromną masę równą milionom mas słonecznych i rozmiary mniejsze od Układu Słonecznego, zadziwiają nawet najbardziej sceptycznych astronomów.

Sądzi się nawet, że niektóre jądra galaktyk zawierają dwa lub więcej super-masywnych obiektów obiegających się wzajemnie. Na jakiej podstawie można oczekiwać, że w jądrze galaktyki jest więcej supermasywnych obiektów? Galaktyki tworzą grupy i gromady, w których się poruszają. Od czasu do czasu zbliżają się do siebie i w rezultacie takie prawie zderzające się galaktyki wykazują tendencję do połączenia się w jedną całość. Taki połączony obiekt jest galaktyką nowej generacji, zawierającą w centrum supermasywne obiekty galaktyk macierzystych. Wielokrotne supermasy w jądrach galaktyk powinny być zjawiskiem powszechnym, chociaż nie przejawia się to tak burzliwie jak w aktywnych jądrach galaktyk podobnych do kwazarów.

Promienie takich obiektów są porównywalne z promieniem Schwarzschil-da, są więc one obiecującymi kandydatami na czarne dziury. Z masą jednego miliarda mas słonecznych, ich promień powinien wynosić 3 miliardy kilometrów, czyli mniej więcej tyle, ile odległość Urana od Słońca. Niemniej jednak, w przypadku kandydatów na czarne dziury o masach równych masie Słońca, potrzebne są niezależne informacje o naturze ich powierzchni i innych właściwościach, zanim będzie można powiedzieć, że są to naprawdę czarne dziury.